胚胎學(xué)的證據(jù)

1、第二節(jié)-生命樹,第五章：演化與生物多樣性,演化的證據(jù),1.化石：生物在不同年代有不同的形態(tài)2.解剖學(xué)：同源構(gòu)造(器官)、痕跡器官3.胚胎學(xué)：胚胎發(fā)育過(guò)程-重演說(shuō)4.生物化學(xué)：胺基酸、DNA、RNA序列5.生物地理學(xué)：生物的地理分布,始祖鳥化石,,化石-生物演化最直接的證據(jù),◎化石：古代生物體遺留的構(gòu)造或活動(dòng)痕跡， 由一系列完整的化石可說(shuō)明生物演化1.堅(jiān)硬部分：骨骼、樹幹經(jīng)礦物質(zhì)填充、替換作用2

2、.痕跡化石：巢穴、足跡、爬痕、排遺…3.冰凍化石：如猛瑪象4.琥珀化石：如昆蟲,軟組織也有可能成為化石,1.生物體的軟組織(如胚胎)很容易腐敗分解 ，但在特殊情況下（如低氧、微生物極少等）也可能形成保存良好的化石。2.有些恐龍骨骼化石中仍可能保存了血管、 紅血球和膠原蛋白等生物構(gòu)造。,胚胎化石,由化石看馬的演化,體型：小 → 大 腳趾：4 → 3 → 1食性：葉 → 草環(huán)境：森林→草原,,生物地理學(xué)的證據(jù),1.

3、生物地理學(xué)：研究生物在過(guò)去及現(xiàn)今的地理分布 ，可協(xié)助推論演化的過(guò)程。2.在2億5千萬(wàn)年前地球只有一個(gè)陸塊(盤古大陸)。3.約2億年前逐漸漂移成現(xiàn)今的各大洲，原先廣布 在盤古大陸的生物因此被隔離，由於環(huán)境不同 而演化成不同的物種 。,澳洲-鴯鶓南美洲-鶆 奧鳥新幾內(nèi)亞-食火雞都是前肢退化，不能飛翔的「平胸鳥類」,陸塊分離的影響-有袋類的分佈,◎?yàn)楹伟闹抻写惒?/p>

4、乳動(dòng)物特別多？1.目前在世界其他地方，除了美洲以外，有袋類 大都已滅絕，由胎盤類哺乳動(dòng)物取而代之。2.澳洲在九千萬(wàn)年前與其他大陸分離，沒有演化出 胎盤發(fā)達(dá)的哺乳動(dòng)物，絕大多數(shù)都是有袋類。3.目前澳洲的胎盤類哺乳動(dòng)物(狗、兔子等)是由 歐洲人帶去的。,,海平面升降造成物種的隔離演化,1.過(guò)去的200萬(wàn)年間地球經(jīng)歷約20次冰河期。2.大量的水凍結(jié)在陸地上，使海平面下降達(dá) 100公尺，臺(tái)灣海峽因此裸露成陸橋，而

5、使 亞洲大陸的生物容易播遷到臺(tái)灣來(lái)。3.冰河退卻、海平面上升後，物種則因地理 隔離而演化成不同物種，此為臺(tái)灣生物多 樣性大且特有種比例高的主要原因。,象的物種起源及遷徙路徑,1.最古老的象源自北非，約兩萬(wàn)年前(冰河時(shí)期) 猛瑪象由華北經(jīng)過(guò)陸橋來(lái)到臺(tái)灣。2.澎湖海溝及臺(tái)南新化有大量的古象化石。,解剖學(xué)的證據(jù)-同源構(gòu)造(器官),同源器官-趨異演化的結(jié)果,◎同源構(gòu)造：胚胎發(fā)育過(guò)程的來(lái)源相同，其

6、 所在部位相似，但形狀、大小與 功能可能不同的構(gòu)造。,比對(duì)以下生物前肢的骨骼，顯示其具有共同祖先,解剖學(xué)的證據(jù)-痕跡器官,1.痕跡器官：構(gòu)造退化，功能不顯著，但 構(gòu)造及相對(duì)位置與同類群的生物一致。 如：鬚鯨、蟒蛇沒有後肢，但還殘留後肢 的構(gòu)造，顯示兩者皆由四足動(dòng)物演化而來(lái)。2.人體的痕跡器官： 動(dòng)耳肌、智齒、盲腸、尾椎骨,,,痕跡器官-副

7、乳,在少數(shù)的人體身上，會(huì)看到一些演化殘留的乳頭，沿著腋下經(jīng)過(guò)胸前延伸到腹股溝，各自單獨(dú)發(fā)育成一個(gè)副乳，這樣的乳腺分布在狗、貓、豬、牛等動(dòng)物身上都可以看得到。,胚胎學(xué)的證據(jù)-胚胎發(fā)生過(guò)程的比較,◎發(fā)育早期相似，晚期逐漸出現(xiàn)差異,,胚胎學(xué)的證據(jù),1.海格(1866)研究脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程， 發(fā)現(xiàn)胚胎發(fā)育早期極為相似(顯示這些生物 有共同祖先)，發(fā)育後期親緣關(guān)係越遠(yuǎn)者差異 越大，他認(rèn)為胚胎發(fā)育過(guò)程是演化的縮影2.鰓

8、裂：存在魚類身上， 兩生類只在蝌蚪期存在， 到了哺乳動(dòng)物則演變?yōu)槎?及喉(耳咽管)。,生物化學(xué)的證據(jù),1.生物的親緣關(guān)係愈近，則其 DNA、RNA 或 蛋白質(zhì)的序列(鹼基或胺基酸的排列)愈相似。2.演化過(guò)程中會(huì)累積許多突變與變異，故親緣關(guān) 係越遠(yuǎn)的生物，其遺傳物質(zhì)差異越遠(yuǎn)。3.人類與恆河猴血紅素胺基酸序列非常相似，與 八目鰻就相差很多，所以人類與恆河猴親緣關(guān) 係較近。,分析核酸有助於了解生

9、物如何適應(yīng)環(huán)境,1.猛獁象有一條血紅蛋白，有3個(gè)胺基酸 和亞洲象不同，這其能在低溫下釋氧。2.此例顯示：研究生物的基因序列，有助 於了解生物如何藉著演化來(lái)適應(yīng)環(huán)境。,現(xiàn)代分類學(xué)之父- 林奈,◎蜚蠊 / 蟑螂 / 油蟲 / 小強(qiáng) / cockroach /… 1.生物有許多區(qū)域性的名稱(俗名)，需要 一個(gè)國(guó)際通用的命名法。2.瑞典自然學(xué)家林奈(1707~1778) - 以生物的 形態(tài)為依據(jù)來(lái)分類，以「二名法」

10、來(lái)命名， 並設(shè)立分類階層(界、門、綱、目、科、屬、種)3.缺點(diǎn)：忽略生物間的親緣關(guān)係，導(dǎo)致一些 親緣關(guān)係密切的物種被分在不同的 分類群中。,二名法的命名方式,1.學(xué)名 = 屬名 + 種小名2.屬名與種小名皆為拉丁化的英文3.屬名：名詞，第一個(gè)字母大寫4.種小名：通常是修飾屬名的形容詞5.書寫時(shí)需 劃底線 或以 斜體 表示學(xué)名 如：智慧人- Homo sapiens 或 Homo sapiens,◎智慧人

11、（Homo sapiens） 屬 名- Homo 表示「人」 種小名- sapiens 表示「有智慧的」◎水 稻 （Oryza sativa） 屬 名- Oryza 表示「稻子」 種小名- sativa 表示「栽培的」,生命樹-分類系統(tǒng)與演化論的

12、結(jié)合,1.達(dá)爾文提出演化的概念逐漸被世人接受。2.生物共同祖先的概念認(rèn)為生命的演化如同 樹木枝幹之間關(guān)係， 稱之為「生命樹」。 (共同祖先如主幹， 新物種如新枝。),達(dá)爾文繪製的生命樹草圖：T型分枝代表現(xiàn)生物種， I 型分枝代表已滅絕的物種，A與B關(guān)係很遠(yuǎn)，C與B關(guān)係最近，祖先1可創(chuàng)造13種現(xiàn)生的形式。,分類系統(tǒng)與演化論的結(jié)合 (續(xù)),3.大部分的物種在演化過(guò)程中滅絕了 (就像樹枝遭到剪除)，但倖存的

13、物種 可創(chuàng)造後起的生命，形成今天地球上 的生命形態(tài)。,鳥類與爬蟲類的親緣關(guān)係,◎始祖鳥化石上的爬蟲類特徵： 喙具有牙齒、前肢有爪、具有脊椎骨的長(zhǎng)尾,科學(xué)家認(rèn)為鳥類和爬蟲類的親緣關(guān)係密切,始祖鳥化石,重建鳥類與爬蟲類的親緣關(guān)係,1.生物間的親緣關(guān)係常隨著新的證據(jù)(化石、解剖、 胚胎、生化分子、生物地理等)而不斷修改。2.諸多證據(jù)顯示現(xiàn)代鳥類源自恐龍的一個(gè)分支： (1)1990年代後，發(fā)現(xiàn)許多有羽毛的小型恐龍

14、化石。(2)比較羽毛、骨骼結(jié)構(gòu)加上分子證據(jù)，顯示鳥類和 恐龍的親緣關(guān)係，比鱷魚和恐龍的關(guān)係還接近。 (3)化石證據(jù)也顯示，有些恐龍也具有現(xiàn)代鳥類築巢 、孵蛋與育雛等護(hù)幼行為。,科學(xué)探索-關(guān)於羽毛的新看法,1.過(guò)去認(rèn)為羽毛是由鱗片演化而來(lái)，現(xiàn)在 則認(rèn)為羽毛和鱗片都是由一小塊稱為 「基板」的皮膚細(xì)胞所形成。2.根據(jù)化石證據(jù)，科學(xué)家推測(cè)羽毛起源於 陸棲、肉食性、兩足行走的獸腳類恐龍 。羽毛在恐龍身上演

15、化了一段時(shí)間，之 後才有鳥類的出現(xiàn)。3.早期羽毛不是用來(lái)飛行，可能是用來(lái) 保暖或求偶。,生物分類系統(tǒng)的演變,1.不同時(shí)期採(cǎi)用不同的分類標(biāo)準(zhǔn)而有多種分類法。2.兩界系統(tǒng)：亞理斯多德(384~322 B.C.)及林奈(18世紀(jì)) 將生物分為動(dòng)物界與植物界。3.三界系統(tǒng)：海克爾(1834~1919)提出原生生物界。4.四界系統(tǒng)：柯普蘭(1956)將細(xì)菌歸為原核生物界。5.五

16、界系統(tǒng)：懷塔克(1969) 提出，區(qū)分為原核生物 、原生生物、菌物、植物、動(dòng)物。6.六界系統(tǒng)：渥西(1977)根據(jù)rRNA序列的差異性，將 原核生物分為「細(xì)菌界」與「古菌界」7.三域系統(tǒng)：渥西(1990)，真核生物域(包含原生生物 、菌物、植物、動(dòng)物)、細(xì)菌域、古菌域,以RNA資料推論親緣關(guān)係,1

17、.大部分細(xì)胞都含數(shù)千個(gè)以上的核糖體， 而核糖體中有2 / 3 以上是rRNA。2.rRNA扮演核糖體的結(jié)構(gòu)角色，掌控基本 且重要的生命現(xiàn)象，不輕易改變，因此 rRNA基因的演化非常緩慢。3.科學(xué)家利用rRNA基因序列的保守區(qū)建構(gòu) 生物的演化樹，而易變區(qū)則用來(lái)區(qū)別屬 或種。,渥西的三域系統(tǒng) (比對(duì)RNA序列),1.渥西發(fā)現(xiàn)動(dòng)物、菌物和植物均源自特定 類群的原生生物，因此併為真核生物。2.古細(xì)菌與真

18、核生物的親緣關(guān)係，比古細(xì) 菌與真細(xì)菌近，真細(xì)菌、古細(xì)菌及真核生 物，是從共同祖先分別演化而來(lái)。,真細(xì)菌域,1.單細(xì)胞生物2.無(wú)細(xì)胞核 (環(huán)狀DNA裸露於細(xì)胞質(zhì)中)3.缺乏膜狀胞器 (無(wú)葉綠體，有些有葉綠素可行光合作用) (無(wú)粒線體，在細(xì)胞膜合成ATP)4.細(xì)胞壁主要成份為肽聚糖。5.類型：藍(lán)綠菌、螺旋菌、衣原菌(無(wú)法製造 ATP，造成砂眼、性病)、變形菌(大腸桿菌 、沙門氏菌、霍亂弧菌、幽門

19、螺旋桿菌)…,古細(xì)菌域,1.單細(xì)胞生物、無(wú)細(xì)胞核(具環(huán)狀DNA)2.缺乏膜狀胞器 3.細(xì)胞壁不是肽聚糖（有些沒有細(xì)胞壁）4.大多生活於極端的環(huán)境，如： 生活於缺氧泥灘地或動(dòng)物腸道的甲烷菌 能生存於鹽田、鹽滷中的極端嗜鹽菌 能生存於高溫?zé)崛闹袠O端嗜熱菌,真核生物域-原生生物界,◎依營(yíng)養(yǎng)方式分三大類群：1.原生動(dòng)物 (無(wú)細(xì)胞壁，異營(yíng)生活，需攝食) 如：草履蟲、變形蟲、瘧

20、原蟲…2.原生菌類 (有細(xì)胞壁，異營(yíng)生活，需攝食) 如：黏菌3.藻類 (有細(xì)胞壁，自營(yíng)生活，行光合作用) 如：水綿、團(tuán)藻、紫菜、海帶…,真核生物域-菌物界 (真菌),1.無(wú)葉綠體，分泌酵素分解有機(jī)物， 扮演分解者的角色(腐生或寄生)2.細(xì)胞壁主要成份是幾丁質(zhì)3.大多為多細(xì)胞，由菌絲構(gòu)成生物體 (僅酵母菌例外，為單細(xì)胞)4.以孢子進(jìn)

21、行生殖5.三大類陸生真菌 (1)酵母菌 (2)黴 菌 (3)蕈 類,,,真核生物域-植物界,1.有葉綠體 (自營(yíng)生物)2.有細(xì)胞壁 (纖維素)3.陸域植物四大類群： 蘚苔、蕨類、裸子、 被子植物(開花植物),真核生物域-動(dòng)物界,1.無(wú)葉綠體 (需攝食，異營(yíng))2.無(wú)細(xì)胞壁3.具神經(jīng)與肌肉組織，大多能運(yùn)動(dòng),,病 毒,1.病毒只表現(xiàn)出一種生命現(xiàn)象-繁殖(遺傳)2.病毒的演化來(lái)源沒有明確的

22、理論和證據(jù)， ，故未被列入生命樹的架構(gòu)中。3.病毒會(huì)導(dǎo)致生物受害甚至死亡，形成天擇 壓力，在生物演化上產(chǎn)生作用 。,病毒是以奈米（nm）為測(cè)量單位，必須用電子顯微鏡才能觀察,,（愛滋病毒-HIV）,病毒的結(jié)構(gòu),◎不具細(xì)胞構(gòu)造，生命現(xiàn)象不完整，不屬於生物1.中心：核酸 (遺傳物質(zhì)為DNA或RNA) (病毒體內(nèi)不會(huì)同時(shí)存在兩種核酸）2.殼體：蛋白質(zhì)，保護(hù)內(nèi)部的遺傳物質(zhì)3.套膜：來(lái)自宿主細(xì)胞膜

23、或核膜，某些病毒具有 此構(gòu)造，如：流感病毒，愛滋病毒。,,DNA病毒 與 RNA病毒,1.DNA病毒：噬菌體、皰疹病毒、B型肝炎 、子宮頸癌(人類乳突病毒) 、 腺病毒、天花 …2.RNA病毒：菸草鑲嵌病毒、禽流感、 流行性感冒、愛滋病毒(HI

24、V) 、嚴(yán)重急性呼吸道癥(SARS)病毒3.RNA病毒易突變，故無(wú)長(zhǎng)時(shí)間有效的疫苗。,病毒的生理特徵,1.絕對(duì)寄生- 在寄主(活體細(xì)胞)內(nèi)才有生命現(xiàn)象 因?yàn)槿狈退叵到y(tǒng)，也沒有核糖體， 無(wú)法合成DNA、蛋白質(zhì)及進(jìn)行代謝2.專一性- 病毒有特定的寄主 (1)動(dòng)物病毒- 如：流感、小兒麻痺病毒 (2)植物病毒

25、- 如：菸草鑲嵌病毒 (3)細(xì)菌病毒- 如：噬菌體,,,病毒與人類的關(guān)係,1.引起疾?。簮圩滩?、SARS、肝炎…2.經(jīng)濟(jì)損失：禽流感、口蹄疫…3.生物防治：撲殺特定動(dòng)、植物或害蟲 例如：澳洲撲殺過(guò)度繁殖的野兔4.生物科技：基因轉(zhuǎn)殖、基因治療…,,類病毒,1.類病毒僅由分子量很小的環(huán)狀RNA構(gòu)成， 常造成農(nóng)業(yè)損失。2.最先分離出類病毒的是美國(guó)病理學(xué)家迪納 ，於西元1971年自馬

26、鈴薯病株中分離出來(lái)。,傳染性蛋白質(zhì)顆粒-普恩蛋白,1.傳染性蛋白質(zhì)顆粒又稱為普恩蛋白，常危 害牲畜健康。 2.美國(guó)加州大學(xué)的普西納首先證實(shí)普恩蛋白 為狂牛癥的病原體，獲得1997年諾貝爾生 理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。3.羊的搔癢癥和人類的庫(kù)賈氏癥也是普恩蛋 白所引起。,潘朵拉病毒 (2013年發(fā)表),1.發(fā)現(xiàn)者：法國(guó)科學(xué)家克雷裡與艾伯格爾2.潘朵拉病毒是一種巨型病毒，直徑約為 1,000nm (一般病毒的直徑為10～